Forskare vid TU Dortmund University har skapat 3D-modeller med hög precision av terräng inom landningsellipsen för ESA/Roscosmos ExoMars-rover Rosalind Franklin. De digitala terrängmodellerna (DTM) har en upplösning på cirka 25 cm per pixel och kommer att hjälpa forskare att förstå regionens geografi och geologiska egenskaper och att planera roverns väg runt platsen.

För att öka noggrannheten hos modellerna, teamet har utvecklat en innovativ teknik som integrerar atmosfärisk data i de digitalt genererade scenerna. Modellerna kommer att presenteras av Kay Wohlfarth vid EPSC-DPS Joint Meeting 2019 i Genève måndagen den 16 september.

DTM:erna är baserade på högupplösta bilder av Mars från HiRISE-instrumentet på NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter. HiRISE-bilder har använts i stor utsträckning på den klassiska stereometoden att kombinera två bilder tagna från lite olika vinklar för att skapa en 3D-bild av landskapet. Dock, konventionella stereotekniker har begränsningar när de tillämpas på det funktionslösa, homogena områden som kännetecknar många dammiga och sandiga planetytor, inklusive roverns landningsplats.

Oxia Planum, landningsplatsen som valts av ESA:s ExoMars Landing Site Selection Working Group för Rosalind Franklin, är jämförelsevis platt för att minimera risken för en hård landning och för att säkerställa tillgängligheten för rovern för att utföra sitt uppdrag. Regionen innehåller lermineraler och strukturer från gamla flodbäddar som kan bära antydningar av tidigare spår av liv.

För att förbättra DTM, teamet från TU Dortmund University har tillämpat en teknik som kallas "Shape from Shading" där intensiteten av reflekterat ljus i bilden översätts till information om ytsluttningar. Dessa lutningsdata är integrerade i stereobilden, ger en förbättrad uppskattning av 3D-ytan och uppnår bästa möjliga upplösning i det rekonstruerade landskapet.

Kay Wohlfarth förklarade:"Med tekniken, även småskaliga detaljer som sanddyner inuti kratrar och grov berggrund kan reproduceras."

Marcel Hess, första författare till studien, sa:"Vi har varit särskilt noga med interaktionen mellan ljus och Mars yta. Områden som lutar mot solen verkar ljusare och områden som är vända verkar mörkare. Vårt tillvägagångssätt använder en gemensam reflektans och atmosfärisk modell som inkluderar reflektion av yta såväl som atmosfäriska effekter som sprider och sprider ljus."

Rosalind Franklin ExoMars rover kommer att bära en svit av vetenskapliga instrument för att analysera stenar och ytmiljön vid Oxia Planum. Att titta under ytan, den har en borr som hämtar prover och levererar dem till ett laboratorium ombord utformat för att upptäcka biosignaturer, samt instrument för att undersöka vattenhalten under ytan. Uppdraget kommer att starta sommaren 2020 på en rysk Proton-M-raket och anlända till Mars i mars 2021.